석유가스 혼합 수송 기술

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장거리 석유·가스 혼합 수송 기술은 현재도 국제 석유 산업 분야에서 주요한 기술로 남아 있습니다.유럽과 미국의 선진국들이 이 기술을 연구개발하는 궁극적인 목표는 심해 및 초심해 유가스전 개발 시설을 전면적으로 해저에 설치하는 것입니다. 즉, 수상 플랫폼 없이도 유가스를 채굴할 수 있도록 하는 것이며, 이를 통해 열악한 환경 조건이나 변두리 유가스전의 개발 비용을 크게 줄일 수 있습니다.1980년대 이후, 국제적으로 그에 대한 연구와 응용의 속도가 점점 빨라지고 있습니다.현재는 실험 단계를 지나 산업적 활용 및 보완 단계로 진입했으며, 그중 두 가지 핵심 기술이 이미 실제로 적용되고 있습니다. 첫 번째 기술은 장거리 파이프라인을 통한 혼합 운송 기술입니다.노르웨이의 스타토일사는 수중 다상유 채굴 시스템이라는 개념을 현실로 만들고 있습니다.2007년, 노르웨이 해역 수심 850m 지점에 위치한 오만란그 증발가스전에서는 직경 750mm, 길이 120km인 두 개의 해저 혼합 송유관이 설치되었습니다. 이 송유관들은 24개의 가스정에서 생산된 천연가스와 증발유를 육상 처리장으로 직접 운반하는 데 사용됩니다.이 시스템은 현재 세계에서 진정한 의미의 수중 다상유 획득 시스템으로, 주로 수중 유정 기반 모듈, 자압혼합수송 해저 파이프라인, 수화물 억제 시스템, 수중 변전 배전 시스템, 수중 자동화 시스템으로 구성됩니다. 가장 큰 특징은 모든 생산 설비가 해저에 위치하며, 해수면에는 어떠한 건축물도 없다는 점입니다. 두 번째는 해저 혼합 송수 압력 증가 기술입니다.2007년, 영국의 BP사는 미국 멕시코만에 위치한 킹 유전에서, 수심 1676m이며 해상 플랫폼으로부터 24km 떨어진 곳에 처음으로 무게가 92톤에 달하는 해저 다상 혼합 송수펌프 2대를 설치하여 가동시켰습니다. 이 펌프들은 유정에서 나오는 원유를 운반하는 데 사용되었으며, 수심과 해저 내에서의 송수 거리라는 측면에서 세계 신기록을 세웠습니다. 1990년대 이후, 우리나라는 이 분야에서 국제적인 연구 발전 속도를 따라잡기 시작했습니다.95계획 기간 동안, 중국 석유천연가스그룹공사는 “석유·천연가스·물의 혼합 상태에서의 운송 기술 연구”를 추진했습니다. 해외의 선진 기술들을 참고하여 다양한 연구 성과를 거두었습니다.2004년 이후, 이 기술은 국내외의 육상 석유·가스전 프로젝트에서 점차 실제로 적용되어 왔습니다. 카자흐스탄, 우리나라의 타림 석유·가스전 및 대경 유전에서는 23~75km 길이에 압력이 1.5~11MPa인 장거리 석유·가스 혼합 수송 파이프라인 5개가 자체적으로 설계되어 건설되었습니다.그중 단일 혼합 수송 파이프라인의 최대 석유 수송량은 220×10000톤/년에 달했으며, 가스 수송량은 8×100000000입방미터/년에 이르렀습니다. 이러한 수송량과 길이와 관련된 지표들은 세계적으로도 상위권에 속합니다. 이는 우리나라의 장거리 석유·가스 혼합 수송 기술이 새로운 단계에 진입했음을 의미합니다. 하지만 현재 우리나라의 석유·가스 다상 혼합 수송 기술은 해외의 선진 수준에 비해 여전히 상당한 격차가 있으며, 이는 주로 다음 3가지 측면에서 나타납니다. 첫째는 다상 유동 시뮬레이션 소프트웨어입니다.미국, 영국, 프랑스, 노르웨이, 캐나다 등은 모두 독자적인 지식재산권을 가진 다상 유동 시뮬레이션 소프트웨어를 보유하고 있습니다. 반면, 우리나라는 아직까지 독자적인 지식재산권을 가지고 있으며 업계에서 널리 인정받는 다상 유동 시뮬레이션 소프트웨어가 없습니다. 이는 석유 강국으로서의 지위에 부합하지 않습니다.동시에, 다상 유동의 복잡성으로 인해 해외에서 현재 사용되고 있는 모든 다상 유동 시뮬레이션 소프트웨어는 보편적으로 적용될 수 없습니다.장기적으로 외부 소프트웨어에 의존하고 자체적인 혁신 능력이 부족하면, 우리는 점차 국제 경쟁력을 잃게 될 것입니다. 둘째는 대형 다상 혼합 송수펌프 기술입니다.국제적으로 공학 실무에 사용되는 석유·가스 혼합 송출 펌프의 단펌프 최대 출력은 6000kW인 반면, 제조실적이 있는 국산 혼합 송출 펌프의 단펌프 최대 출력은 300kW에 불과하여 국제적인 선진 수준과의 격차가 매우 크다.동시에, 펌프형의 단일한 문제도 매우 두드러집니다. 셋째는 대형 세그먼트 플로우 포집기 기술입니다.미국, 캐나다 등의 국가들에는 대형 펄스 플로우 캡처러를 생산하는 전문 제조업체들이 있습니다. 실제 프로젝트에 사용되는 펄스 플로우 캡처러의 용량은 5600m3에 달합니다. 반면, 우리나라에는 아직 펄스 플로우 캡처러를 생산하는 전문 제조업체가 없으며, 우리나라에서 자체적으로 설계한 펄스 플로우 캡처러의 최대 용량은 300m3에 불과합니다. 앞으로 한동안 위의 3가지 기술적 난제를 극복할 수 있다면, 우리나라의 다상유 흐름 계산 및 핵심 장비 제조 수준이 크게 향상될 뿐만 아니라, 소프트웨어와 장비의 구매 비용을 50% 이상 절감하는 경제적 효과도 얻을 수 있을 것입니다.